详解Linux动态库生成与使用指南
Linux下动态库文件的文件名形如 libxxx.so,其中so是 Shared Object 的缩写,即可以共享的目标文件。
在链接动态库生成可执行文件时,并不会把动态库的代码复制到执行文件中,而是在执行文件中记录对动态库的引用。
程序执行时,再去加载动态库文件。如果动态库已经加载,则不必重复加载,从而能节省内存空间。
Linux下生成和使用动态库的步骤如下:
- 编写源文件。
- 将一个或几个源文件编译链接,生成共享库。
- 通过 -L<path> -lxxx 的gcc选项链接生成的libxxx.so。
- 把libxxx.so放入链接库的标准路径,或指定 LD_LIBRARY_PATH,才能运行链接了libxxx.so的程序。
下面通过实例详细讲解。
编写源文件
建立一个源文件: max.c,代码如下:
int max(int n1, int n2, int n3) { int max_num = n1; max_num = max_num < n2? n2: max_num; max_num = max_num < n3? n3: max_num; return max_num; }
编译生成共享库:
gcc -fPIC -shared -o libmax.so max.c
我们会得到libmax.so。
实际上上述过程分为编译和链接两步, -fPIC是编译选项,PIC是 Position Independent Code 的缩写,表示要生成位置无关的代码,这是动态库需要的特性; -shared是链接选项,告诉gcc生成动态库而不是可执行文件。
上述的一行命令等同于:
gcc -c -fPIC max.c gcc -shared -o libmax.so max.o
为动态库编写接口文件
为了让用户知道我们的动态库中有哪些接口可用,我们需要编写对应的头文件。
建立 max.h ,输入以下代码:
#ifndef __MAX_H__ #define __MAX_H__ int max(int n1, int n2, int n3); #endif
测试,链接动态库生成可执行文件
建立一个使用max函数的test.c,代码如下:
#include <stdio.h> #include "max.h" int main(int argc, char *argv[]) { int a = 10, b = -2, c = 100; printf("max among 10, -2 and 100 is %d.\n", max(a, b, c)); return 0; }
gcc test.c -L. -lmax 生成a.out,其中-lmax表示要链接libmax.so。
-L.表示搜索要链接的库文件时包含当前路径。
注意,如果同一目录下同时存在同名的动态库和静态库,比如 libmax.so 和 libmax.a 都在当前路径下,
则gcc会优先链接动态库。
运行
运行 ./a.out 会得到以下的错误提示。
./a.out: error while loading shared libraries: libmax.so: cannot open shared object file: No such file or directory
找不到libmax.so,原来Linux是通过 /etc/ld.so.cache 文件搜寻要链接的动态库的。
而 /etc/ld.so.cache 是 ldconfig 程序读取 /etc/ld.so.conf 文件生成的。
(注意, /etc/ld.so.conf 中并不必包含 /lib 和 /usr/lib,ldconfig程序会自动搜索这两个目录)
如果我们把 libmax.so 所在的路径添加到 /etc/ld.so.conf 中,再以root权限运行 ldconfig 程序,更新 /etc/ld.so.cache ,a.out运行时,就可以找到 libmax.so。
但作为一个简单的测试例子,让我们改动系统的东西,似乎不太合适。
还有另一种简单的方法,就是为a.out指定 LD_LIBRARY_PATH。
LD_LIBRARY_PATH=. ./a.out
程序就能正常运行了。LD_LIBRARY_PATH=. 是告诉 a.out,先在当前路径寻找链接的动态库。
对于elf格式的可执行程序,是由ld-linux.so*来完成的,它先后搜索elf文件的 DT_RPATH 段, 环境变量 LD_LIBRARY_PATH, /etc/ld.so.cache文件列表, /lib/,/usr/lib目录, 找到库文件后将其载入内存.
makefile让工作自动化
编写makefile,内容如下:
.PHONY: build test clean build: libmax.so libmax.so: max.o gcc -o $@ -shared $< max.o: max.c gcc -c -fPIC $< test: a.out a.out: test.c libmax.so gcc test.c -L. -lmax LD_LIBRARY_PATH=. ./a.out clean: rm -f *.o *.so a.out
make build就会生成libmax.so, make test就会生成a.out并执行,make clean会清理编译和测试结果。
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